Thuyet minh thiết kế kiến trúc kỹ thuật

Căn cứ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật đã tính toán dựa quy trình quy phạm thiết kế , tính toán bố trí độ dốc siêu cao, đường cong chuyển tiếp, tầm nhìn và mở rộng trên đường cong bằng, chọn

chương I:

giới thiệu chung

I.Những vấn đề chung

1.1 Tên dự án: Dự án cải tạo nâng cấp quốc lộ 37

Đoạn Ba Khe -Lũng Lô

1.2 Địa diểm : Huyện Văn Chấn –Tỉnh Yên Bái

1.3 Chủ đầu tư: Sở giao thông vận tải tỉnh Yên Bái

- Căn cứ quyết định số 515/2001/QĐ-GTVT ngày 28/1/2001 của bộ GTVT giao

kế hoạch đầu tư xây dựng cơ bản –vốn trong nước năm 2001

-Căn cứ quyết định của Bộ GTVT về việc đầu tưư Dự án nâng cấp QL37 đoạn Ba Khe Lũng số 2016/QĐ-GTVT ngày 26/6/2001

III Tiêu chuẩn thiết kế

1.Tiêu chuẩn thiết kế Đường ô tô TCVN 4054 –98

2.Tiêu chuẩn thiết kế mặt đường mềm TCN-211-93

3.Tiêu chuẩn thiêt kế cầu cống theo trạng giới hạn

đảo lớn nhỏ

Dân số toàn tỉnh là 678.800 người thuộc 31 dân tộc khác nhau mật độ 99.7 người/

km2 với mức yăng hàng năm là 2.51%

Tỉnh Yên Bái là cửa ngõ của vùng Tây Bắc là đầu mối giao thông quan trọng từ

Đông Bắc sang Tây Bắc, từ Hải Phòng –Hà Nội lên cửa khẩu Lào Cai

II Hiện trạng tuyến

Tuyến QL37 qua địa phận Yên Bái bắt đầu từ Thác Ông –Làng Đát –Thị xã Yên Bái chạy tới ngã Ba Khe và đi tiếp 9km chung với QL32 tới xã Thượng Bằng La sau đó

đi qua đào Lũng Lô lên huyện Phù Yên tỉnh Sơn La Đây là tuyến giao thông quan trọng lên vùng Tây Bắc, đi qua địa hình núi cao, sườn dốc khe rất sâu khó khăn cho việc đặt tuyến

Đoạn từ Làng Đát –Thị xã Yên Bái –Ba Khe đang đại tu rải nhựa với tiêu chuẩn

đường cấp IV miền núi có châm trước về bình đồ và trắc dọc

Đoạn KM154-KM155 thuộc khu vực có đặc điểm sau

1.Về mặt bình đồ

Tuyến cũ tương đối thẳng do đó tuyến cơ bản được thiết kế bám theo tuyến cũ Trên tuyến không có đường cong nào có bán kính R<25 m

là đá dăm đã bong bật, có đoạn là sỏi suối lẫn cấp phối đồi không bằng phẳng và nhiều ổ

gà Chiều dày kết cấu kết cấu của các lớp mặt đường thay đổi từ 0.2 m- 0.5 m Qua kết quả khảo sát, tiến hành đo cường độ mặt đường cũ bằng cần đo độ võng BELKELMAN Kết quả đo xác định được là trên đoạn KM152-KM153 có Ech=130 MPa

4 Về hệ thống thoát nước cũ dọc tuyến

Trên đoạn KM154-KM155 không có cầu Đặc biệt nhiều cống địa hình thoát nước lưu vực lại được bố trí bằng các cống bản có khẩu độ nhỏ, không đủ thoát nước Do vậy phải thiết kế bổ sung và thay thế nhiều cống

Sau đây là thống kê tình trạng cống cũ trên đoạn tuyến Km154-:-Km155

Vùng tuyến đi qua có khí hậu nhiệt đới gió mùa nhiệt đọ trung bình mùa hè 150

C -200 C , mùa hè từ 25 0 C -290 C độ ẩm cao từ 80%-87% tốc độ gió từ 1.6-2.2 m/s ,các cơn bão biển Đông ít khi vào tới Yên Bái Lượng mưa hàng năm lớn trung bình từ 1400-2200mm /năm

Các số liệu thu thập tại trạm thuỷ văn của vùng được biểu thị trên biểu đồ lượng mưa.Khu vực tuyến chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, và gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 10

Theo số liệu khí tượng thuỷ văn nhiều năm quan trắc được có thể lập thành bảng

và các đồ thị của các yếu tố khí tượng thuỷ văn của khu vực mà tuyến đi qua như sau:

Khu vực này chỉ có nước mặt, không có nước ngầm, có một số suối nhỏ, các suối này về mùa khô ít nước, nhưng về mùa mưa nước trong các suối tương đối lớn, nên có thể gây ra lũ nhỏ Các suối này không khúch khuỷu, chiều dài trung bình, các suối nhỏ tập trung vào suối lớn hơn Với những suối cạn (suối nhỏ ) chiều rộng không lớn lắm nên khi làm đường qua đó đã được đặt cống hoặc cầu nhỏ Địa chất ở bờ suối ổn định, ít bị sói lở, ở khu vực này không có khe sói

2 Thuỷ văn

Đặc điểm thuỷ văn dọc tuyến như sau

Tuyến có một số đoạn đi qua vùng ruộng trũng có cao độ thiên nhiên thấp thường xuyên bị ngập mưa và có chế độ thuỷ nhiệt xấu

IV Tình hình địa chất

Đoạn tuyến nằm trên địa hình núi cao có nguồn gốc xâm thực bào mòn và xâm thực hoà tan địa hình bị phân cách mạnh nhiều đoạn có độ dốc sườn dốc lớn, bề mặt lởm chởm bị che khuất bở nhièu dải đồi, sườn đồi nhà cửa vườn tược của nhân dân sống hai bên đường Do đó việc đặt tuyến khá phức tạp

V Tình hình vật liệu xây dựng

Gần tuyến là mỏ đá vôi đang khai thác thuộc thôn Khe Thắm –xã Thượng Bằng

La –huyện Văn Chấn (KM340) Hiện tại do HTX chế biến đá vôi Khe Thắm khai thác và quản lí Ngoài ra trên đèo Lũng Lô cũng xuất hiện nhiều đá vôi Do đó các đơn vị thi công cần tỏ chức khai thác chế biến khi thi công Đắt đắp có thể sử dụng nguồn đất cấp phối đồi tại mỏ đất ngay chân đèo Lũng Lô

Mỏ đất này là tàn tích có thành sét và sét pha lẫn dăm sạn bị phong hoá từ các trầm tích cơ học Củi phục vụ cho công tác thi công có thể mua của nhân dân hay từ các

đơn vị Lâm Nghiệp Nhựa đường phải chở từ cảng Hải Phòng

Chương III

Độ dốc dọc thiết kế theo tiêu chuẩn đường cấp IV miền núi

• Số làn xe :2làn

• Nền đường: Bnền=5,0m

• Mặt đường :Bmặt =2*1.75 m

• Lề đường: Blề=2*1,0 m (Trong đó có gia cố lề B=2x.05 m)

• Bán kính đường cong tối thiểu Rmin=60m

• Độ dốc dọc tối đa: Imax=8%

II Những yêu cầu chung với thiết kế kỹ thuật

Thiết kế hoàn chỉnh và phải có những tài liệu để thực hiện nó Tất cả các công trình phải được thiết kế hợp lý tương ứng với yêu cầu giao thông và điều kiện thiên nhiên của địa phương Toàn bộ thiết kế và từng phần phải có luận chứng kinh tế, kỹ thuật phù hợp với thiết kế sơ bộ đã được duyệt Nên dùng các thiết kế định hình và đồ án đã được duyệt của các công trình tương tự, nhằm rút ngắn thời gian thiết kế

Các tài liệu kỹ thuật phải đầy đủ, rõ ràng theo đúng quy định hiện hành

Theo những yêu cầu trên tôi tiến hành thiết kế kỹ thuật đoạn tuyến được giao từ KM154 đến KM155 Nhằm nghiên cứu hoàn thiện và bổ sung chủ yếu cho đoạn tuyến

đó Lập hồ sơ thiết kế chính xác hoá những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế dựa vào những tính toán chi tiết

Lập bảng thống kê và xác định khối lượng công tác làm căn cứ để xác định giá thành cho toàn bộ công trình

B¶ng tæng hîp c¸c chØ tiªu kü thuËt cña tuyÕn

trÞ sè

Quy ph¹m Sö dông

3 B¸n kÝnh ®−êng cong trßn nhá nhÊt (øng víi

4 B¸n kÝnh®−êng cong n»m nhá nhÊt th«ng

th−êng(øng víi siªu cao 4%)

cũ và phải hạn chế tối việc phải đào mặt đường cũ, vì đây là đường nâng cấp

Trên cơ sở kết qua khảo sát TKKT thì việc đi tuyến cơ bản bám theo tuyến cũ Đa

số sử dụng các đường cong có bán kính lớn ôm gọn địa hình

Căn cứ vào địa hình địa mạo địa chất thuỷ văn Căn cứ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật

đã tính toán dựa quy trình quy phạm thiết kế , tính toán bố trí độ dốc siêu cao, đường cong chuyển tiếp, tầm nhìn và mở rộng trên đường cong bằng, chọn bán kính đường cong

đứng tại các điểm nối dốc hợp lý

Chiều dài tiếp tuyến T = Rtgθ/2

Chiều dài đường cong

Chiều dài đường phân giác β = R( Secθ/2 -1 )

(m)

Đoạn đo trọn D = ( 2T – K ) (m)

Với số lượng đường cong trên đoạn tuyến KM154 ữ KM155, chọn bán kính

đường cong cho thích hợp với điều kiện địa hình Tôi tiến hành

°

°

=180

0

R

K π

KT

O

TĐ

TCR

Đp

tính toán các yếu tố đường cong và tổng hợp được bảng sau

III bố trí siêu cao

Bố trí độ dốc siêu cao trên đường cong có tác dụng giảm bớt lực ngang và tác dụng tâm lý có lợi cho người lái xe Theo quy phạm thiết kế đường ôtô Việt Nam quy

định bố trí độ dốc siêu cao trên các đường cong phụ thuộc vào bán kính và tốc độ xe chạy tính toán

1-Độ dốc siêu cao

Theo công thức tính toán sau

Theo quy phạm thiết kế đường TCVN (4054-98 ) quy định với vận tốc xe chạy tính toán

=

2-Chiều dài đoạn nối siêu cao

Do trên đường cong có bố trí đường cong chuyển tiếp nên việc chuyển từ mặt cắt ngang hai mái sang mặt cắt ngang một mái trên đường cong tròn được thực hiện dần trên

đường cong chuyển tiếp

Như trong thiết kế sơ bộ đã nêu thì đối với tuyến của ta là đường cấp IV - Miền núi, nên không phải bố trí đường cong chuyển tiếp mà chỉ cần bố trí đoạn nối siêu cao trùng với đoạn vuốt nối mở rộng trong đường cong

Chiều dài đoạn nối siêu cao theo TCVN 4054 - 98 được lấy phụ thuộc vào bán kính đường cong nằm :

isc

b

l sc ip

bằng cách quay mép đường xe chạy cho tới khi đạt độ dốc siêu cao Đoạn nối siêu cao

được bố trí một nưa ngoài đường thẳng và một nửa nẳm trong đường cong tròn:

Bước 1: Nâng phần mặt đường phía lưng đường cong từ độ dốc 3% lên 0% Chiều dài đoạn đường để nâng siêu cao lần 1 là:

m i

i B l

p

m

121.2

3.8.2

i B l

p

1.2

3.8

i B l

p

m

41.2

)34.(

8

Chuyển tiếp từ trắc ngang 2 mái sang trắc ngang 1 Mái

( Ví dụ áp dụng là đường cong tại P96 )

5

1 2

4

2

% 2

Mép ngoài lề gia cố Mép ngoài phần xe chạy Tim đường

Mép trong phần xe chạy Mép trong lề gia cố 5

5%

vi tính toán mở rộng trên đường cong

Để đảm bảo điều kiện xe chạy trên đường cong tương đương như trên đường thẳng, quy trình thiết kế quy định ở các đường cong với vận tốc xe chạy thiết kế nhỏ hơn hoặc bằng 40km/h trên các đường cong có bán kính R < 250 m thì đều phải mở rộng thêm phần xe chạy một chiều rộng là E Trên đoạn tuyến KM154 ữ KM155 tôi phải tính

mở rộng cho 8 đường cong

E, LA, R : Tính bằng (m)

V: Tính bằng (km/h)

LA :Chiều dài Ô tô từ đầu xe đến trục xe sau, với Maz 200 = 6 (m)

Sau đây là bảng tổng hợp kết quả mở rộng đường cong tròn trên tuyến:

L

2+

=

Kết hợp quy phạm và tính toán Tôi chọn độ mở rộng thiết kế (Etk) như ở bảng trên Phần mở rộng này được bố trí về phía bụng đường cong, đoạn vuốt nối mở rộng được bố trí một nửa trên đường thẳng còn một nửa trên đường cong.(Trên tuyến không cắm

đường cong chuyển tiếp)

V tính toán tầm nhìn trên đường cong bằng

Tầm nhìn trên đường vòng được kiểm tra với các ô tô chạy trên làn xe phía bụng

đường cong với giả thiết mắt người lái xe cách mép mặt đường 1.5(m) và ở cao độ cách mặt đường 1.2 (m) Giả thiết trên tương đương với vị trí người lái xe con Cự ly tầm nhìn

được kiểm tra trên đường vòng được tính toán theo quỹ đạo xe chạy trên đường

*Tính toán cự ly đảm bảo tầm nhìn trên đường cong

- Nếu K > S thì Z = R(1 – Cos(β /2))

Với: + K: Chiều dài đường cong nằm

+ S: Tầm nhìn yêu cầu - Tra quy trình ta có S = 80(m)

+ Z: Khoảng cách giữa đường giới hạn nhìn và đường xe chạy

+β: Góc giới hạn bởi cung của đường tròn có chiều dài bằng cự ly tầm nhìn S

- Nếu K < S1 thì Z = R(1 – Cos(α/2)) + 1/2(S - K)Sin(α/2)

+α : Góc ngoặt của đường (rad)

+ S: Tầm nhìn yêu cầu Lấy S=80 m

Kết quả tính toán được bảng dưới đây:

R

S

=

β

R (m)

Phạm vi dỡ bỏ

chương v

thiết kế trên trắc dọc

I những yêu cầu khi thiết kế

Vì việc thiết kế tuyến đường này là thiết kế nâng cấp, chính vì vậy mà yêu cầu khi thiết kế kỹ thuật cũng giống như nguyên tắc khi thiết kế nâng cấp là:

+ Tận dụng tối đa đường cũ nhằm giảm giá thành xây dựng Chỉ cải tạo tuyến khi tuyến cũ quá xấu không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật của tuyến mới hoặc là cần tránh khu dân cư

+ Mở rộng đường có thể về hai phía hoặc một phía

+ Một số đường cong vi phạm quy trình thì cần tăng bán kính, nhưng lưu ý một số

đường trên miền núi khi tăng bán kính thì độ dốc tăng lên

+ Trong trường hợp cải tạo khó khăn, cần có kiến nghị giữ nguyên tiêu chuẩn cũ + Khi thiết kế tận dụng tối đa mặt đường cũ để làm móng cho mặt đường mới, hạn chế tối đa việc phải đào bỏ mặt đường cũ và phải luôn luôn bám sát đường đen khi thiết

kế nếu không vi phạm các quy định về kỹ thuật

+ Đảm bảo cao độ đã được xác định trước tại các điểm khống chế Cao độ nền

đường tại các vị trí đặt cống đều lớn hơn cao độ đỉnh cống ít nhất là 0.5 (m)

+ Đảm bảo tuyến lượn đều ,ít thay đổi độ dốc đảm bảo cho xe chạy an toàn và êm thuận Có hệ thống thoát nước tốt từ khu vực hai bên đường và nền đường Ngăn chặn sự tác động phá hoại của nước mặt đối với công trình nền mặt đường

+ Đảm bảo sự lượn đều của trắc dọc tại vị trí đặt cống

+ Rãnh dọc có độ dốc tối thiểu ≥ 0.3% đảm bảo thoát nước không bị cỏ mọc và bồi lắng

Bố trí đường cong đứng trên tất cả những độ dốc có hiệu đại số giữa hai độ dốc ≥ 1% đảm bảo tầm nhìn tính toán để xe chạy an toàn và tiện lợi Các giá trị bán kính đường cong đứng sử dụng đều không nhỏ hơn trị số tối thiểu theo quy phạm, quy định đối với vận tốc tính toán là 40 (km/h)

Với tinh thần là tận dụng tối đa mặt đường cũ do vậy mà về cơ bản là đường đỏ là

đắp thấp, cục bộ có đoạn đào sâu và đắp cao (đắp không quá 1m) Trên tuyến thì hệ

)(1 2

m i i R

=

)(2

2

m R

T

P=

thống thoát nước có ba cống tròn nhỏ dùng để thoát nước rãnh dọc ,và một cống tròn cũ còn tận dụng được chính vì vậy mà khi đi đường đỏ cũng không bị ảnh hưởng nhiều bởi các cao độ khống chế

Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công cơ giới Các số liệu cụ thể về cự ly giữa các cọc chi tiết, cao độ tự nhiên , cao độ thiết kế , độ dốc dọc, các vị trí đặt cống Tôi thể hiện đày đủ chi tiết trên bản vẽ trắc dọc kỹ thuật tỉ lệ 1:1000; 1:100

II bố trí đường cong đứng trên trắc dọc

Sau khi xác định được trị số trắc dọc tại các vị trí đổi dốc, theo qui trình 4054-98 hiệu đại số của hai độ dốc tại điểm đổi dốc >= 2%(Cấp 40) Tuy nhiên, nhằm tạo ra sự

êm thuận khi xe chạy trên đường tôi bố trí đường cong đứng tại các vị trí mà trị số hiệu hai độ dốc > 1%

1.Trị số bán kính tối thiểu trên đường cong đứng

Theo tính toán từ điều kiện đảm bảo tầm nhìn của người lái xe trên mặt đường Kết hợp với quy phạm thiết kế quy định bán kính tối thiểu của đường cong đứng phụ thuộc vào xe chạy tính toán như phần thiết kế sơ bộ Tôi chọn trị số bán kính tối thiểu trên đường cong đứng cho đoạn tuyến KM154 – KM155 theo quy phạm

+Đường cong đứng lồi R = 1000 (m)

+Đường cong đưng lõm R = 700 (m)

2 Xác định các yếu tố của đường cong đứng

Các yếu tố của đường cong đứng được xác định theo công thức sau:

-Chiều dài đường cong K = R(i1 - i2 )(m)

-Tiếp tuyến đường cong

-Độ dài phân cự

-Tung độ các điểm trung gian trên đường cong có hoành độ x được xác

chương vi

thiết kế nền đường

I thiết kế trắc ngang nền đường

Sau khi thiết kế đường đỏ chính xác trên trắc dọc kỹ thuật, xác định được cao độ

đào, đắp tại tim đường của các cọc chi tiết Tôi tiến hành thiết kế trắc ngang nền đường trên các cọc chi tiết với các kích thước chính xác ( Bề rộng mặt đường, cao độ đào đắp,

độ dốc ta luy ), để phục vụ cho việc tính khối lượng đào đắp trên tuyến

-Độ dốc ta luy nền đào 1: 1 Tuỳ từng địa chất của vùng mà tuyến đi qua

-Kích thước rãnh dọc trên nền đào, nền đắp thấp < 0,5 (m) thì lấy theo định hình

II Trắc ngang điển hình

2.801.90

1:11:1

1:0.75

3.003.00

2.002.00

2.102.00

iii Tính toán khối lượng đào đắp nền đường

Căn cứ vào trắc dọc và trắc ngang tại các cọc chi tiết, Tôi tiến hành tính toán khối

chương VIi

thiết kế mặt đường

Mặt đường là công trình được xây dựng trên nền đường bằng những lớp vật liệu

có độ cứng và cường độ lớn hơn so với nền đường Mặt đường chịu tác dụng của tải trọng

xe chạy và các yếu tố thiên nhiên Do đó kết cấu áo đường phải bằng phẳng đảm bảo xe chạy êm thuận với vận tốc thiết kế, mặt đường phải có đủ độ nhám nhất định Sức chịu bào mòn tốt Sử dụng vật liệu sẵn có ở địa phương và phù hợp với công nghệ thi công Trong phần thiết kế kĩ thuật đoạn KM154 –KM155 tôi thiết kế với ba kết cấu như sau, tuỳ thuộc vào từng mặt cắt ngang

+ Kết cấu tăng cường (Kết cấu loại I)

Kết cấu này áp dụng cho những đoạn mà mặt đường cũ còn tận dụng được

6 cm lớp bê tông nhựa chặt loại I(lớp trên)

8 cm lớp bê tông nhựa chặt loại I(lớp dưới)

16 cm cấp phối đá dăm loại I Nền đường cũ

+ Kết cấu phần cạp mở rộng: (Kết cấu loại II) Kết cấu này áp dụng cho phần mặt

đường mới nằm ngoài mặt đường cũ, mặt đường đắp cao, đào mặt đường cũ

6 cm lớp bê tông nhựa chặt loại I(lớp trên)

8 cm lớp bê tông nhựa chặt loại I(lớp dưới)

16 cm cấp phối đá dăm loại I

17 cm cấp phối đá dăm loại II

Đất nền có E n = 40 MPa

+ Kết cấu gia cố lề

6 cm lớp bê tông nhựa chặt loại I(lớp trên)

8 cm lớp bê tông nhựa chặt loại I(lớp dưới)

16 cm cấp phối đá dăm loại I